JP6430290B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

従来、磁気共鳴イメージング装置による撮像法として、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）が知られている。ＥＰＩは、１回のショットで完全な２Ｄ画像を取得できるため、速さが求められる場合に有効な撮像法である。このようなＥＰＩでは、例えば、磁化率、化学シフト、不完全な磁場均一度調整、及び渦電流に関連して歪みが生じることがあり、これによってアーティファクト（例えば、ゴーストアーティファクト）が発生する場合がある。

米国特許出願公開第１３／９１４１６０号

K.P.Pruessmann他、「ＳＥＮＳＥ：Sensitivity Encoding for Fast MRI）」、Magnetic Resonance in Medicine、４２巻、９５２〜９６２ページ、１９９９年 Bruder他、「Image Reconstruction for Echo Planar Imaging with Nonequidistant k-Space Sampling」、Magnetic Resonance in Medicine、２３巻、３１１〜３２３ページ、１９９２年 Buonocore他、「Ghost Artifact Reduction for Echo Planar Imaging Using Image Phase Correction）」、Magnetic Resonance in Medicine、３８巻（１版）、８９〜１００ページ、１９９７年 Chen他、「Removal of EPI Nyquist Ghost Artifacts With Two-Dimensional Phase Correction」、Magnetic Resonance in Medicine、５１巻、１２４７〜１２５３ページ、２００４年 Xu他、「Robust 2D Phase Correction for Echo Planar Imaging Under Tight Field-of-View」、Magnetic Resonance in Medicine、６４巻、１８００〜１８１３ページ、２０１０年 Xiang他、「Correction for Geometric Distortion and N/2 Ghosting in EPI by Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding (PLACE)、Magnetic Resonance in Medicine、５７巻、７３１〜７４１ページ、２００７年

本発明が解決しようとする課題は、画像歪みの差に関連するアーティファクトが低減又は除去された画像を提供することができる磁気共鳴イメージング装置を提供することである。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置は、シーケンス制御部と、生成部と、修正部と、補正部とを備える。シーケンス制御部は、被検体に対して、プリスキャン及びメインスキャンを含むシーケンスを実行する。生成部は、前記プリスキャンによって収集されたデータからプリスキャン画像及び補正マップをそれぞれ生成し、前記メインスキャンによって収集されたデータからメインスキャン画像を生成する。修正部は、前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像との間の幾何学的な歪みの差に基づいて、前記メインスキャン画像における幾何学的な歪みと実質的に同じ歪みを有するように前記補正マップを修正する。補正部は、修正後の補正マップを用いて、前記メインスキャン画像を補正する。

図１は、一実施形態に係るＥＰＩに関連するアーティファクトを低減するのに適したＭＲＩ装置の高度概略ブロック図である。 図２は、一実施形態に係るＥＰＩにおけるアーティファクトを低減する技術のフローチャートである。 図３は、一実施形態に係る２次元（２Ｄ）歪みマップの推定を示す略図である。 図４は、一実施形態に係るプリスキャン画像におけるＦＯＶ（Field Of View）を拡げる工程を示す図である。 図５は、一実施形態に係るメインスキャン画像を補正するためのシフト量の推定をグラフで示す図である。 図６は、一実施形態に係るメインスキャン画像を補正するためのシフト量の推定をグラフで示す図である。 図７は、一実施形態に係るゴーストのある画像、従来のゴースト補正マップ、及び歪ませたゴースト補正マップの例を示す図である。

以下に、図面に基づいて、ＭＲＩ装置の実施形態を詳細に説明する。

図１に示すＭＲＩ装置２０は、ガントリ１０（概略断面で示す）と、これに接続された各種の関連システム構成要素とを有する。少なくともガントリ１０は、通常はシールドルーム内に配置される。図１に示すＭＲＩ装置２０の構造は、実質的に同軸の円筒形に配置された静磁場（Ｂ_０）磁石１２と、Ｇｘ、Ｇｙ、及びＧｚの傾斜磁場コイル１４と、大型のＲＦコイルである全身用コイル（Whole Body Coil：ＷＢＣ）１６とを有する。この円筒形に配置される要素の横軸に沿って、被検体（患者等）用の寝台１１によって支持された被検体９の頭部を実質的に取り囲むように、イメージングボリューム１８が示される。１つ以上の小型のＲＦコイルであるアレイコイル（Array Coil：ＡＣ）１９を、イメージングボリューム１８内で被検体の頭部（以後、「スキャン対象」又は「被検体」等と呼ぶ）に、より近接して結合してもよい。当業者には明らかなように、表面コイル等のように、ＷＢＣと比較して小さいコイルやＡＣは、特定の身体部分（例えば、腕、肩、肘、手首、膝、脚、胸、背骨等）に合わせて設計されることが多い。以後、そのような小型のＲＦコイルを、ＡＣ又はフェーズドアレイコイル（Phased Array Coil：ＰＡＣ）と呼ぶ。これらは、ＲＦ信号をイメージングボリューム１８内に送信するよう構成された少なくとも１つのコイルと、イメージングボリュームにおいて、上記の例における被検体の頭部等の被検体からのＲＦ信号を受信するよう構成された複数の受信コイルとを含んでもよい。

ＭＲＩシステム制御部２２は、ディスプレイ２４、キーボード２６、及びプリンタ２８に接続された入出力ポートを有する。当然のことながら、ディスプレイ２４は、制御入力もできるようにタッチスクリーンタイプのものであってもよく、マウス等の入出力装置を設けてもよい。

ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＭＲＩシステム制御部２２が接続され、Ｇｘ、Ｇｙ、及びＧｚの傾斜磁場コイルドライバ３２、並びにＲＦ送信器３４及び送受信スイッチ３６（同じＲＦコイルが送信と受信の両方に使用される場合）を制御する。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、パラレルイメージングを含むＭＲＩイメージング（核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）イメージングとしても知られている）技術を実装するための適切なプログラムコード構造３８を含む。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＥＰＩやパラレルイメージング用に構成されてもよい。さらに、ＭＲＩシーケンス制御部３０により、１回以上の準備スキャン（プリスキャン）シーケンス、及びメインスキャン画像（診断画像と呼ぶこともある）を取得するためのスキャンシーケンスを行ってもよい。プリスキャンからのＭＲデータを用いて、例えば、ＲＦコイル１６やＲＦコイル１９用の感度マップ（コイル感度マップ又は空間感度マップと呼ぶこともある）を生成してもよく、また、パラレルイメージングの展開用の折り返しマップを生成してもよい。一実施形態では、本明細書においてＥＰＩプリスキャンと呼ぶプリスキャンが、１回以上のＥＰＩメインスキャンに対して実行される。

ＭＲＩ装置２０は、ディスプレイ２４に送られる処理画像データを作成するために、入力をＭＲＩデータ処理部４２に送るＲＦ受信器４０を有する。また、ＭＲＩデータ処理部４２は、前に生成されたＭＲデータや、画像や、例えば、コイル感度マップ、パラレルイメージングの展開用の折り返しマップ、ゴースト低減マップ、歪みマップ（例えば、一実施形態に係るプリスキャン画像とメインスキャン画像との差を示すマップ）等のマップや、システム構成パラメータ４６、並びにＭＲ画像再構成プログラムコード構造４４及び５０へのアクセス用に構成される。

また図１に、ＭＲＩ装置のプログラム記憶装置５０の一般的な説明を示す。プログラム記憶装置５０では、（例えば、ゴーストアーティファクトを低減又は除去した画像再構成のためや、グラフィカルユーザーインタフェースを規定し、それに対する操作者の入力を受け取るための）格納されたプログラムコード構造が、ＭＲＩ装置の各種データ処理構成要素へアクセス可能な非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納される。当業者には明らかなように、プログラム記憶装置５０をセグメント化して、少なくとも一部分を、ＭＲＩ装置２０の処理コンピュータのうち、通常操作においてそのような格納されたプログラムコード構造を最優先で必要とする別のコンピュータに直接接続してもよい（すなわち、ＭＲＩシステム制御部２２に普通に格納したり直接接続するのではなく）。

実際に、当業者には明らかなように、図１は、後述する例示的実施形態を実現するために変更された典型的なＭＲＩ装置の、非常に高度な概略図を示したものである。システムの構成要素は様々な論理集合の「ボックス」に分割することができ、通常、多数のデジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）と、マイクロプロセッサと、専用処理回路（例えば、高速ＡＤ変換用、高速フーリエ変換用、アレイ処理等用）とを含む。これらのプロセッサの各々は、通常、クロック制御された「状態マシン」であり、物理データ処理回路は、クロックサイクル（または、所定数のクロックサイクル）毎に、ある物理状態から別の物理状態に移る。

処理回路（例えば、ＣＰＵ、レジスタ、バッファ、演算装置）の物理状態が、操作過程であるクロックサイクルから別のクロックサイクルに徐々に変化するだけでなく、関連データ記憶媒体の物理状態（例えば、磁気記憶媒体内のビット記憶場所）も、このようなシステムの操作過程において、ある状態から別の状態に変換される。例えば、画像再構成処理や時として画像再構成マップ（例えば、コイル感度マップ、展開用の折り返しマップ、ゴーストマップ、歪みマップ）生成処理の終わりに、物理的記憶媒体内のコンピュータ可読でアクセス可能なデータ値の記憶場所の配列は、ある先行状態（例えば、全て一様に「０」値、又は全て「１」値）から新しい状態に変換される。そのような配列の物理的場所の物理状態は、最小値と最大値との間で変化し、実世界の物理的事象及び物理的条件（例えば、イメージングボリューム空間内の被検体の内部物理構造）を表す。当業者には明らかなように、命令レジスタに順次読み込まれＭＲＩ装置２０の１つ以上のＣＰＵによって実行されたときに、ＭＲＩ装置内で特定のシーケンスの動作状態を引き起こし遷移させる特定構造のコンピュータ制御プログラムコードと同様に、そのような格納データ値の配列は物理的構造を表し構成する。

以下に説明する例示的実施形態は、画像歪みの差に関連するアーティファクトが低減又は除去されたＥＰＩ画像を提供する。本明細書に記載する実施形態の多くはＥＰＩ向けのものだが、本明細書に記載する、画像歪みの差に関連するアーティファクトを除去又は低減する技術を、ＥＰＩにより収集されるＭＲ画像以外のＭＲ画像（他のＭＲＩパルスシーケンスにより収集されるＭＲ画像）に適用してもよい。

ＭＲ画像は、ｋ空間内のそれぞれ対応する点に対して空間的にエンコードされる核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）ＲＦ応答信号（例えば、エコーデータ）を収集することにより、形成される。ＲＦ応答信号は、通常、設定されたＭＲＩパルスシーケンスに従ってｋ空間を２次元的又は３次元的に「横断」することにより生成される。周波数エンコード空間的エンコード方向（例えば、ｘ軸に沿って）のエコーデータの取得は、通常は高速であり数ミリ秒程度である。しかし、位相エンコード軸（例えば、ｙ軸）に沿って、適用される位相エンコード磁場勾配の異なる値を用いて各点がサンプリングされる。したがって、通常、ＭＲ画像の取得時間は、主に位相エンコードステップの数によって決まる。

パラレルイメージングでは、ｋ空間を位相エンコード方向に沿ってアンダーサンプリングすることにより、収集時間を短縮できる。多くのパラレルイメージング技術において、位相エンコード方向に沿ってサンプリングされるｋ空間の点の数が減少するため、収集時間が大幅に短縮される。位相エンコード方向に沿って各点をサンプリングする代わりに、パラレルイメージング技術により、空間的にエンコードされた信号の強度と、ＲＦコイル（例えば、ＰＡＣ）固有のコイル位置決め情報とを提供する空間ＲＦ送受信パターンの使用が可能となり、位相エンコード方向に沿ってより少ない選択点のサンプルを用いてＭＲ画像が再構成される。また、パラレルイメージングに基づき再構成された画像では、空間分解能が改善されうる。非特許文献１に、パラレルイメージング及び再構成技術が記載されており、その内容は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。パラレルイメージング及び再構成技術の別の例として、株式会社東芝のＭＲＩ装置において利用可能なＳＰＥＥＤＥＲ（登録商標）がある。

ＥＰＩは、収集時間を低減するための別のイメージング技術である。ＥＰＩは、速さが極めて重要な場合に、ＭＲＩで用いられることが多い。ＥＰＩの適用には、１回のショットで完全な２Ｄ画像を取得できるという利点がある。２Ｄのｋ空間エンコードが１回の励起又は１つのスピン干渉経路から収集されると、２Ｄの収集結果（又は３Ｄの収集結果）が生成される。完全な２Ｄ画像を１回のショットで収集することには、例えば、被検体の動き（例えば、収集ショット間の被検体の動き）に対して補償の必要がない、又は補償の必要性が低減されるといった効果がある。ＥＰＩでは、一般に、１列のｋ空間エンコードデータが１ミリ秒程度で一度に収集され、２Ｄ配列のｋ空間エンコードデータが２０〜１２０ミリ秒程度で一度に収集される。

１回のショットで完全な画像を取得することは、例えば、拡散（拡散強調イメージング（Diffusion Weighted Imaging：ＤＷＩ）等）、ファンクショナルＭＲＩ（Functional MRI：ＦＭＲＩ）、及び潅流（動的磁化率コントラスト（Dynamic Susceptibility Contrast：ＤＳＣ）増強法、又は動脈スピン標識法（Arterial Spin Labeling：ＡＳＬ）の適用では大変望ましい。ＥＰＩについてＭＲメーカーに対してしばしば求められるのは、拡散強調ＥＰＩによる起こり得る急性脳出血（脳卒中）の診断等への応用である。

しかし、ＥＰＩには、例えば、磁化率、化学シフト、不完全な磁場均一度調整、及び渦電流に関連する大きな歪みという欠点がある。傾斜磁場のハードウエア設計、ＲＦコイル、シールド等により、傾斜磁場渦電流が発生することがあり、これによってＥＰＩにおいてゴーストが生じる。非対称のＲＦ受信周波数応答等の不備が、空間依存性のＥＰＩゴーストの原因となる。従来の収集エンコード及び再構成では、このような歪みの空間的位置ずれを起こす可能性がある。

空間的な位置ずれは、どのようなタイプのＭＲＩにも起こり得るが、ＥＰＩにおいて特に顕著であることが多い。効率化の理由で、両方向のＥＰＩメインスキャンの読み出しを利用して、ｋ空間における複数の異なる線をサンプリングする。２つの交互の極性読み出し間のエンコード不整合が、標準的な再構成において誤差を招き、特に「Ｎ／２ゴースト」としても知られている典型的な「ナイキストゴースト」の原因となる。

特に、ｋ空間を高速のジグザグパターンで横断する（例えば、読み出し（Readout：ＲＯ）傾斜磁場が交互に入れ替えられて、ｋ空間を前後に横切る）場合、ｙ方向（例えば、通常位相エンコードブリップを用いてエンコードされる位相エンコード方向）は、ｘ方向（例えば周波数エンコード方向）よりも低速で横断される。これにより、（例えば、位相エンコード方向の）第２の傾斜磁場が第１の傾斜磁場よりかなり弱くなる場合があり、このため位相エンコード方向に沿ってより大きな歪みが生じることになる。意図せずにより低速で信号位相を蓄積すると、異常な位相エンコード、特に、画像の位相エンコード方向における空間位置ずれが生じる。

パラレルイメージングは、特により高い磁界強度（例えば、３Ｔ）において、必然的に生じる歪みを低減するため、かつ空間解像度を維持するために、ＥＰＩに含まれることが多い。パラレルイメージング法は、意図的に適用される位相エンコードに対して、意図しない信号位相が蓄積されることの影響を低減することができる。このため、幾何学的歪みを、収集パラレルイメージング加速係数で、多くの場合１／２又は１／３程度に低減することができる。

しかし、パラレルイメージングでは、出力診断画像に、再構成アーティファクト等のさらに他の歪みアーティファクトが生じることがある。再構成アーティファクトは、主に、位相エンコード方向の（画像再構成領域を減らすための）アンダーサンプリングで取得した中間的な画像に基づき所望の診断画像を得るために必要とされる展開処理に起因する。「展開」とは、所望の診断画像を生成するために複数の折り返し画像を組み合わせる処理である。多くの場合、複数の折り返し画像は、それぞれが異なるＲＦ受信コイルから収集された点というで、互いに異なる。

多くのパラレルイメージング技術では、２つの異なる画像取得法を用いて最終診断画像を再構成する。メインスキャンに加えて、コイル校正プリスキャン画像も最終診断画像に役立つ。メインスキャンでは、折り返されていない画像再構成領域が狭いため、画素が折り返される。メインスキャンによっては、例えば、ＥＩＰメインスキャンにおいては、ＭＲ信号が、対応するコイル校正スキャン画像（または、対応するコイル感度マップ）と比べて折り返し防止を行う前に位置ずれを起こす（または、ずらされる）ことがある。この不具合が解決されなければ、展開アーティファクトが最終診断画像に現れるおそれがある。これらのアーティファクトのうち最も深刻なものは、位相エンコード方向にシフトした不連続な折り返しエラーの領域として現れる。また、これらのアーティファクトは、特定の場所における不完全な信号もしくは増加した雑音（低下した信号対雑音比（signal-to-noise ratio：ＳＮＲ））、或いは、このような特徴の一部又は全ての組み合わせとして、現れる可能性がある。

メインスキャン画像において、多くの場合、ゴーストのアーティファクトレベルが低くあること、場合によっては「適正な」すなわち「ゴーストのない」信号の強度の例えば２％未満であることが望ましい。したがって、磁化率歪み又はオフレゾナンスの本来のＥＰＩ歪みが存在する場合、効果的な２Ｄ空間依存性の補正が必要である。

ＥＰＩ画像におけるゴーストアーティファクトは、収集時間を長くしたりシングルショットによる時間エンコードをなくしたりする等の様々な技術コストを伴えば、ある程度補正することができる。例えば、データ補正係数のスカラー推定値を用いてゴーストを低減する等の従来の技術を用いてもよい。多くの場合、画像における２つの読み出し極性の整合性を向上させるために、０次定数及び１次定数を適用できる。

ＥＰＩにおいて、又はパラレルイメージングにおいて、又はパラレルイメージングと組み合わせたＥＰＩにおいて、ゴーストアーティファクトを補正する他の従来技術として、より高度なゴースト補正に空間的変動を適用することが挙げられる。非特許文献２や非特許文献３に記載された技術等を用いて、１Ｄ補正を推定して適用することができる。また、非特許文献４、非特許文献５、特許文献１に記載された技術等を用いて、２Ｄ補正を推定して適用することができる。特許文献１は、参照することによりその全体が本明細書に含まれる。

時間シフトした複数回の収集又は複数方向の位相エンコードを用いてＥＰＩ歪みを反転させることは、ＥＰＩの幾何学的歪みを補正する技術の例である。非特許文献６は、時間シフトした複数回の収集を用いる技術の例を記載している。ＥＰＩ画像が歪んでいると、信号が「積み重なる」可能性があり、また複数の位置が１つの歪んだ位置にマッピングされる可能性もあり、又は、信号の大きな領域がはるかに小さな領域に圧縮される可能性もある。そのような領域を「反転させること」は、シングルＥＰＩショットではできないことがある。

実施形態によっては、コイル感度の２Ｄパラメータマップを用いてパラレルイメージング補正を実行し、また、位相補正パラメータ又は複素数値をもつゴースト補正値の２Ｄマップを用いてナイキストゴースト補正を実行する。これらのゴースト補正マップは、プリスキャンによって収集されたＭＲデータに基づく。

ＥＰＩメインスキャンに関連付けられたゴースト補正マップが、メインスキャン画像の幾何学的歪みとは異なる幾何学的歪みを示す場合、実際の空間的位置ずれが、再構成におけるデータセット間に存在する。

本明細書に記載の実施形態は、１つ以上のプリスキャン画像とメインスキャン画像との歪み差を推定し、プリスキャン画像がメインスキャン画像と実質的に同じ量の歪みを有するように、プリスキャン画像を意図的に歪ませる。そして、１つ以上の意図的に歪ませたプリスキャン画像及びメインスキャン画像に基づいて、最終的に再構成される。

一実施形態では、ゴースト補正マップ及び意図的に歪ませたプリスキャン画像を決定するために、同じＥＰＩプリスキャンを用いることができる。さらに、ＥＰＩプリスキャンは、通常実行されるプリスキャンであってもよく、そうすれば全体の収集時間（すなわち被検体のスループット）を増やす必要がない。実施形態のさらなる利点を、請求項の前のこの説明の最後を含め以下に示す。

図２は、一実施形態に係るＥＰＩを用いるＭＲＩ装置におけるゴーストアーティファクトを低減又は除去する方法２００のフローチャートを示す。当然のことながら、工程２０２〜２２８のうち１つ以上を実行しなくてもよく、図２に示したものと異なる順番で実行してもよい。例えば、方法２００は、ＭＲＩデータ処理部４２及びＭＲＩシステム制御部２２の１つ以上により実行や制御がなされてもよく、プログラム記憶装置５０、ＭＲＩ画像再構成プログラムコード構造４４、画像メモリ４６等のメモリにアクセスしてもよい。

方法２００に対応するサブルーチンを入力した後、少なくとも１回のＥＰＩメインスキャンと、ＥＰＩプリスキャンを含む１回以上のプリスキャンとに対応するＭＲデータセットを収集するために、ＭＲＩ装置によって工程２０２が実行される。

工程２０２は、ＥＰＩメインスキャン（多くの場合、パラレルイメージングによって加速される）ＭＲデータを収集するステップを含む。ＥＰＩメインスキャンは、上記のように、かなりの量の幾何学的歪みを含む。ＥＰＩメインスキャンは、従来技術によって再構成される場合、通常ゴーストアーティファクトを含む。このようなゴーストアーティファクトは、診断目的等で使用される最終的なＭＲ画像が生成される前に、低減又は除去されることが望ましい。

工程２０２は、ＥＰＩプリスキャンのデータセットやパラレルイメージングのコイル感度プリスキャン（ＥＰＩメインスキャンの前に行われることが多い）のデータセットを収集するステップも含む。これらのプリスキャンは、通常、ＥＰＩメインスキャンと異なる歪み量を有する。

撮像された被検体がＦＯＶ内で収縮して、その結果、ＦＯＶ内でゴーストアーティファクトやパラレルイメージングのいずれかによって重ならないように、位相エンコード強度を低くしてＥＰＩプリスキャンが実行される（これは、ＦＯＶを位相エンコード方向に拡げることと見なしてもよい）。実際、この効果は、ＥＰＩプリスキャンのブリップ（例えば、位相エンコード傾斜磁場）を、ＥＰＩメインスキャンのブリップに対して１／２〜１／３程度に減らすことによって得られる。ＥＰＩプリスキャンはパラレルイメージングを用いずに実行されるので、ＥＰＩプリスキャンのブリップの強度は、パラレルイメージングで用いられる並列化係数で（例えば、多くの適用例において１／２〜１／３に）さらに低減してもよい。このため、実施形態によっては、パラレルイメージングを含むＥＰＩメインスキャンに対し、ＥＰＩプリスキャンのブリップを例えば１／４〜１／９に減らしてもよい。撮像される被検体とＥＰＩプリスキャンにおけるゴーストとを明確に分離することにより、被検体における信号の量とゴーストにおける信号の量を決定でき、また、様々な位置におけるメインスキャン画像の信号とゴースト画像の信号との相対的位相差等、さらに有益な情報が得られる。

工程２０２では、ＭＲデータも得られ、工程２０４では、このＭＲデータからＥＰＩメインスキャンの折り返されたままの画像が生成される。工程２０２から得られるＥＰＩプリスキャンのＭＲデータは、工程２０６における１つ以上のコイル感度マップの生成や、工程２０８における展開用の折り返しマップの生成や、工程２１０におけるプリスキャン画像の生成に用いられる。コイル感度マップを、パラレルイメージングから展開する際に用いてもよい。また、工程２０２で従来技術が用いられてもよく、工程２０４におけるメインスキャン画像と、工程２０６におけるコイル感度マップと、工程２０８における折り返しマップと、工程２１０におけるプリスキャン画像とを形成するために従来技術が用いられてもよい。

一実施形態によると、アーティファクト、特に異なる幾何学的歪みに少なくとも部分的に起因するアーティファクトを除去又は低減する技術により、幾何学的歪みの差を補正するための新たな改善プロセスへの入力として、工程２０４から折り返しのあるメインスキャン画像が得られ、工程２０６や２０８、２１０から１つ以上の画像が得られる。幾何学的な歪みの差を補正するプロセスの例では、工程２０４〜２１０から得られる画像の２つを整合させるために必要となるような画素シフト（例えば、様々に歪んだ画像においてそれぞれ対応する画素のシフト）の量を算出する。好ましくは、シフト量は、異なる歪みを有するメインスキャン画像とプリスキャン画像とに基づいて決定される。このようにして決定された画素毎のシフト量より、相対的な歪みマップが得られる。

ＥＰＩメインスキャンとＥＰＩプリスキャンとでは、それぞれに用いられる位相エンコード傾斜磁場の強度が異なる。歪み量、すなわちメインスキャン画像及びプリスキャン画像の要素が位相エンコード方向にシフトする距離は、傾斜磁場の強度に関連する。例えば、メインスキャンの位相エンコードブリップがプリスキャンの位相エンコードブリップの６倍であるＥＰＩプリスキャンとＥＰＩメインスキャンとを考える。この例では、プリスキャン画像における歪みが、ＥＰＩメインスキャンにおける歪みよりも位相エンコード方向に６倍大きくなり得る。位相エンコード方向の歪みは、飛び抜けて支配的な幾何学的歪みである。バックグラウンド周波数誤差は、位相エンコード傾斜磁場が弱いほど、位相エンコード傾斜磁場に対してより大きな影響を与える。

工程２１２では、ＥＰＩプリスキャンによって収集されたデータからゴースト補正マップを生成する。ゴースト補正マップは、基本的には滑らかで、ゆるやかに変化する関数である。実施形態によっては、ゴースト補正マップは、参照することにより組み込まれた前述の特許文献１に記載の技術を用いて生成してもよい。

工程２１４では、工程２０６、２０８、２１２でそれぞれ生成されるコイル感度マップ、展開用の折り返しマップ及びゴースト補正マップのうちの１つ以上を用いて、中間展開画像を生成する。このメインスキャン画像の１回目の展開は、参照することにより組み込まれた前述の特許文献１に記載の技術に従って実行してもよい。

工程２１６では、位相エンコード方向において低解像度であるプリスキャン画像を生成する。プリスキャン画像を決定するためには従来技術を用いてもよい。これらの技術は、より小さな位相エンコード傾斜磁場で収集されたプリスキャン画像を幾何学的に引き伸ばすステップを含んでもよい。また、これらの技術は、重複していないゴースト画像から主要な画像を分離することや、ゴーストと主要な画像とを適切に再結合することを含んでもよい。

工程２１４で生成された中間展開画像、及び、工程２１６で生成されたプリスキャン画像は、工程２１８において第１の歪みマップを生成する際に用いられる。

上述したように、歪みマップは、所定の再構成画像を歪ませる量をピクセル毎に定量化し、その幾何学的歪みが中間展開画像の幾何学的歪みに実質的に対応するようにしたものである。一実施形態では、選択されたＥＰＩプリスキャンのショット（すなわち、テンプレート）がＥＰＩメインスキャンから位相エンコード方向にシフトしていることを表す２Ｄ歪みマップを用いてもよい。以下で説明する図３は、一実施形態に係る歪みマップにおけるシフトの推定を示す。また、以下で説明する図４は、一実施形態に係る歪みの推定において用いることができるように、プリスキャン画像のＦＯＶを拡げる工程を示す。

一実施形態では、中程度の歪みがある画像（例えば、ＥＰＩメインスキャンにおける、より強い位相エンコード傾斜磁場により収集されたＭＲデータに相当）、及び、より大きな歪みのある画像（例えば、ＥＰＩプリスキャンにおける、より弱い位相エンコード傾斜磁場により収集されたＭＲデータに相当）の２つの画像において、対応する点を識別することにより、歪みの差の量を決定してもよい。２つの画像で対応する点は、実施形態によっては、線積分法を用いて識別することができる。以下で説明する図５及び６は、ある点における歪みの差、すなわちシフトの必要量を、線積分法を用いて決定する工程を示す。

また、第１の歪みマップを用いて、ゴースト補正マップを歪ませてもよい。また、工程２２０では、第１の歪みマップを倍率変更することにより、コイル感度マップや展開用の折り返しマップがメインスキャン画像に対してどのように歪んでいるかを推定するものとなるように、第２の歪みマップを生成してもよい。

そのような倍率変更を行うために、まず、周波数に起因する幾何学的誤差に対する感度を、工程２０２による画像収集のそれぞれに関連付けることが有益であろう。例えば、ＥＰＩメインスキャンによる収集が、所定の平均位相エンコード傾斜磁場強度で行われる場合、この強度を幾何学的歪みに対する「１」の感度として任意に指定してもよい。そうすると、位相エンコード傾斜磁場を１／６に下げたＥＰＩプリスキャンは、周波数に関するシフトから「６」の相対的な幾何学的歪みを有するであろう。ＥＰＩによっては収集できないであろうコイル感度マップは、周波数シフトのメカニズムにより位相エンコード方向の有効歪みがゼロであってもよい。したがって、ＥＰＩメインスキャンからＥＰＩプリスキャンの歪み差は、「５」である（すなわち、この例では６マイナス１）。ＥＰＩメインスキャンからコイル感度マップの歪み差は、−１である（すなわち、０マイナス１）。

これに応じて誘起される歪みの必要量を変更するために、この例では比率を−１／５＝−０．２とする。したがって、第１の歪みマップ内の各画素における歪み値に−０．２を掛けて、第２の歪みマップの画素値が得られる。付随する傾斜磁場効果や、大きな拡散エンコード傾斜磁場による渦電流、熱に起因するゆっくりとした周波数シフト等、その他の歪みのメカニズムを任意に考慮に入れると、実施形態において可能性のある改良が考えられる。

工程２２２では、第２の歪みマップを用いて、工程２０６で生成されたコイル感度マップを意図的に歪ませる。これにより、歪ませたコイル感度マップは、メインスキャン画像の歪みと実質的に等しい歪みを有する。

工程２２４では、第２の歪みマップを用いて、工程２０８で生成された折り返しマップを意図的に歪ませる。これにより、歪ませた折り返しマップは、メインスキャン画像の歪みと実質的に等しい歪みを有する。

工程２２６では、第１の歪みマップを用いて、工程２１２で生成されたゴースト補正マップを意図的に歪ませる。これにより、歪ませたゴースト補正マップは、メインスキャン画像の歪みと実質的に等しい歪みを有する。

以下で説明する図７は、イメージングボリューム内に位置する被検体のＥＰＩメインスキャンによって収集されたＭＲデータに基づいて生成されるようなゴーストのある画像と、被検体の１回以上のプリスキャンに基づく従来のゴースト補正マップと、一実施形態に係る意図的に歪ませたゴースト補正マップとを示す。

工程２２８では、工程２０４から得た折り返しメインスキャン画像と、工程２２２、２２４及び２２６でそれぞれ生成された（ａ）意図的に歪ませたコイル感度マップ、（ｂ）意図的に歪ませた折り返しマップ、及び（ｃ）意図的に歪ませたゴースト補正マップのうちの１つ以上を用いて、展開されたゴーストの少ない最終ＥＰＩ診断画像が再構成される。なお、これは、メインスキャン画像の２回目の展開である。１回目の展開が幾何学的歪み補正なしで実行されるのに対して、２回目の展開は、幾何学的歪み補正を行い実行される。２回目の展開は、意図的に歪ませたゴースト補正マップを用いるゴースト除去、及び意図的に歪ませたコイル感度マップと意図的に歪ませた折り返しマップとを用いる展開／再構成を含み、ここでこれらのマップは全て、ＥＰＩメインスキャンと一致する幾何形状を有する。

なお、記載の実施形態では、再構成プロセスにおいて、それぞれの画像又はマップの構成要素間の相対的な幾何学的歪みに注意が向けられている。この場合、メインスキャン画像そのもので発生するあらゆる歪みを、明確に幾何学的補正する必要はない。本明細書における実施形態は、歪みのあるメインスキャン画像の明確な幾何学的補正を試みるプロセスと組み合わせて用いることもでき、組み合わせずに単独でも用いることができる。そのようなメインスキャン画像の歪み補正は、文献で述べられており、本明細書に記載の方法と大部分は関係のない問題と利点を伴う。本明細書に記載の実施形態は、読み出し傾斜磁場を交代する影響（ナイキストゴースト）、パラレルイメージングアーティファクト、又はこれら２つのアーティファクトメカニズムの組み合わせに関係する位置に対して、主にＥＰＩ信号の離散的な折り返しを低減することに関する。

図３は、一実施形態に係る、例えば前述の第１の歪みマップ又は第２の歪みマップ等の２Ｄ歪みマップの推定を示す略図を示す。上述したように、一実施形態では、歪みマップは、選択されたＥＰＩプリスキャンのショット（本明細書では「テンプレート」とも呼ぶ）が、ＥＰＩメインスキャンから位相エンコード方向にどの程度シフトしているかを示す。

略図３０２は、ＥＰＩプリスキャンのショットから得られるプリスキャン画像を示している。略図３０４は、これに対応してＥＰＩメインスキャンから得られるメインスキャン画像の概略図を示している。通常、ＥＰＩメインスキャンは、ＥＰＩプリスキャンの後に行われる。メインスキャン画像は、展開プロセスの後で形成してもよい。略図３０６は、推定された２Ｄ歪みマップを示している。２Ｄ歪みマップ３０６は、これは、各位置における歪み差を決定するために、展開されたメインスキャン画像３０４をプリスキャン画像３０２と比較することによって得てもよい。

略図３０６における矢印の向きは、個々の点（例えば、画素）における歪みの方向を示し、矢印の長さは、歪みの大きさ（例えば、シフトの大きさ）を表す。このように、歪みテンプレート又は歪みマップは、各位置におけるベクトル量（シフト値の方向及び大きさ）を含む。略図３０６は、例えば、メインスキャン画像と比較して、ＥＰＩプリスキャンが位相エンコード方向に様々な量でシフトしていることを示す。シフト方向が一定であると仮定した場合は、シフトテンプレートにおいて共有する必要があるのはシフト量データだけである。

図４は、一実施形態に係るプリスキャン画像におけるＦＯＶを拡げる工程を示す。

略図４０２に示すように、元のプリスキャン画像は「押し潰されて」いる。画像の押し潰しは、ＥＰＩプリスキャンで用いられる位相エンコードブリップが小さくされることによるもので、その結果、略図４０２に見られるように、被検体の実際の画像は、ここで示すようなナイキストゴースト等のゴーストから明らかに分離している。

プリスキャン画像４０２は、メインスキャン画像と同じＦＯＶを有するように、設定されたか力学的に決定された伸張係数により伸張することができるので、歪み推定に用いることができる。２〜４の係数で引き伸ばすのが一般的であるが、実施形態では他の係数も可能であり考慮される。略図４０４は、ＦＯＶいっぱいまで伸張された後のプリスキャン画像４０２を示す。

複数の受信コイルが使用される場合、実際には、画像全体にわたる使用に適したゴースト補正マップを作成するために、通常、個々のコイルからの画像を組み合わせる必要がある。マグニチュード画像が必要であってＳＥＮＳＥ等のパラレルイメージングの組み合わせが用いられない場合、「平方和」で各コイルの画像を組み合わせるのが容易であり、非常に効果的である。しかし、種々のパラレルイメージング再構成は、様々な効果的なコイルの組み合わせのメカニズム、すなわち様々な空間強度重み付けの意味を含む。したがって、複数の画像が計算に用いられる場合、様々な空間組み合わせ技術すなわち様々な空間重み付けによって、問題となる強度差が生じ得るかを考慮することが、有益である場合がある。

一例では、工程２１６からのプリスキャン画像は、「平方和（Sum Of Squares）」で重み付けをしてもよい。

さらに、工程２１４における展開処理は、アレイコイルσ_aciの受信画像と、比較的均一なＷＢＣの受信画像との間でコイル比率が形成される場合、相対的な感度マップを用いてもよい。

周知のように、そのような展開画像の全体的な空間の重み付けは、実質的にＷＢＣの画像のものである。

ＳＥＮＳＥ展開均一性＝ＷＢＣ ・・・（３）

そして、これら２つの画像結果の間の操作をピクセル毎に行うために、一方又は両方の画像の修正が必要なことがあり、その結果、これらの画像は単一の空間重み付けを共有する。この例では、そうした１つの補正のための修正は、工程２１４からの展開された画像に、画素毎に、以下のような空間強調補正を掛ける。

当然ながら、様々なコイル組み合わせ技術における正確な補正、すなわち様々なパラレルイメージングアルゴリズムにおける正確な補正は、具体的な組み合わせ方法及び具体的なパラレルイメージング法に完全に依存する。

図５及び６は、いくつかの実施形態による、線積分法を用いてシフト量を決定する技術を示す。線積分法によると、縦線に沿った信号の総量が保存され、その結果、画像が部分的に引き伸ばされる場合、縦線に沿った信号はその線の上又は下にシフトすることがある。このため、歪みが少ない画像の選択された画素において、例えば、線積分の際に選択された点よりも信号の４５％が下で、信号の５５％がこの点よりも上にあると考えられる。歪みが少ない画像に対応する正規化線積分曲線では、そのような点の振幅は０．４５である。中程度の歪みがある画像と同じ割合の信号（例えば、この例では、４５％がこの点未満で、５５％がこの点以上）を有する、歪みがより大きい画像の正規化線積分における点を識別することにより、歪みが大きい画像において対応する画素を識別することができる。そして、２つの画像間のシフトの量は、２つの対応する画素の位置の間の差である。なお、上述した方法では、あらゆる信号値に対応する点を決定することができる。

これを各画素で繰り返してもよい。実施形態によっては、上記のプロセスを、行や列におけるｎ番目毎の画素に対してだけ繰り返してもよく、ここでｎは２以上である。上記の技術は、離れた画素の中心位置だけでシフト距離を推定することに限定されない。離れた画素間の中間位置を、内挿によって決定してもよい。同様に、上述した技術は、画素サイズの個々の倍数であるシフト変位を決定することに限定されない。実際には、２つの離れた画素の振幅値は、ある割合で、２つの離れた画素の変位の振幅の組み合わせとなる。

画素部分のレベルまで内挿することは、全ての離れた画素の変位を適用することだけに補正が限定されるとした場合、補正画像において起こり得るステッピング効果を避けるのに役立つ。

一実施形態によると、歪みマップは、上記をピクセル毎に繰り返すことにより形成される。各位置に対して、歪みマップは、位相エンコード方向に画素の数に相当する正又は負のシフトを含む。

略図５０２及び５０４はそれぞれ、均一なプリスキャン画像及びメインスキャン画像の中間展開画像それぞれにおける列毎、例えば、位相エンコード方向における行毎の信号値を示すグラフである。グラフ５０２及び５０４は、それぞれ（例えば、テンプレートを示す）「Ｔ」及び（例えば、ＥＰＩメインスキャンを示す）「Ｍ」として、識別される。

略図５０６及び５０８はそれぞれ、位相エンコード方向に沿って「Ｔ」を積分した結果及び「Ｍ」を積分した結果を示している。グラフ５０６に示すＴの積分及びグラフ５０８に示すＭの積分がそれぞれ決定されると、各位置におけるシフトを推定することができる。例えば、Ｍの積分を表す曲線上の位置ｙ毎に、振幅ａを求める。そして、振幅ａに対応する点が、Ｔの積分を表す曲線において識別される。次に、位置ｙｚが、Ｔの積分を表す曲線において識別される。そして、ｙにおけるシフトが（ｙ−ｙｚ）として決定される。

図６に、一実施形態に係る図５に概要を示した推定のより詳細な図を示す。

略図６０２は、Ｔの積分を表す曲線６０６とＭの積分を表す曲線６０４とを、同じグラフに示したものである。まず、位相エンコード軸上の位置ｙに対応する曲線６０４の値を、振幅ａとして選択される。次のステップとして、曲線６０６上の振幅ａに相当する、位相エンコード軸上の位置ｙｚを識別する。

略図６１２は、ｙｚの決定に最も関係のある曲線６０４及び６０６の領域の一部を拡大表示した図を示している。ｙに対応する点６１４を始点として、曲線６０４上の振幅ａを表す点６１６が決定される。当然ながら、この点が、曲線６０４上のｙの位相エンコード値に対応する位置である。次に、点６１６と同じ振幅をもつ曲線６０６上の点６１８が識別される。示したグラフ上で、作図的に曲線６０４から横線を延ばすことにより点６１８を識別してもよく、この線は点６１８で曲線６０６と交差する。

点６１８が識別された後、位相エンコード軸上の対応位置ｙｚが決定される。点６２０は、曲線６０４上の点６１８に対応するｙｚを表す。

したがって、点６１４におけるシフトは、点６１４と点６２０の差である。言い換えれば、点ｙにおけるシフトは、ｙ−ｙｚとして表すことができる。

図７は、ゴーストのある画像７０２を示している。ゴーストのある画像７０２は、例えば、イメージングボリューム内に位置する被検体からＥＰＩメインスキャンによって収集されたＭＲデータに基づいて生成される。また、図７は、従来技術により、被検体の１回以上のプリスキャンに基づき生成された従来のゴースト補正マップ７０４を示している。

また、図７は、第２のゴースト補正マップ７０６を示す。第２のゴースト補正マップ７０６は、一実施形態により、ゴーストのある画像７０２と同じ（または、ほぼ同じ）歪みを有するように従来のゴースト補正マップ７０４を修正することによって形成される。ゴーストのある画像７０２と修正されたゴースト補正マップ７０６との類似性は、ゴーストのある画像７０２と従来のゴースト補正マップ７０４との類似性よりも高いことが分かる。ゴースト補正マップを修正することにより、当該ゴースト補正マップはＥＰＩメインスキャンに合致する幾何形状を有するようになる。

記載の実施形態では、読み出し方向は補正されない。読み出し方向の歪み量は、位相エンコード方向の歪みと比較すると、極めて小さく、無視することができる。しかし、実施形態は、位相エンコード方向の歪みを補正する場合のみに限定されない。

上述した実施形態では、本来滑らかであるゴースト補正マップをシフトさせ歪ませる。この構成には、データ中の相対的に小さな雑音量による誤差が、最終的な画像において重大な誤差を引き起こすことがないという利点がある。例えば、滑らかなゴースト補正マップを用いて、実際に必要とされるような２．６画素の代わりに２．８画素のシフトを生じさせると、ゴースト補正マップが０．２だけ外れる。しかし、滑らかなマップであるため、このことで画像内に重大な誤差が生じることはない。非常に小さい、２次の、又は最終的な画像において検知できない誤差しか生じない。一方、鮮明な画像特性（例えば、２つの隣接する画素間で急激に変化する画像特徴量）を有し得るメインスキャン画像をシフトさせ歪ませる場合、上述したような誤差は、２０％の誤差として現れる。この２０％の誤差により、鮮明な境界が急激に変化することとなって、ゴーストが生じる場合もある。

先行技術は、２つのメインスキャン画像を異なる位相エンコードで撮像する等により、メインスキャン画像そのものの歪みを取り除こうとしている。しかし、そのような技術では、スキャンを異なる瞬間に行うことに起因する誤差が生じる場合があり、ある程度シングルショットＥＰＩの優位性を失う。

効果的なナイキスト補正の前、最中、後に１０％のゴーストがあるとした場合、１％の誤差があるであろう。ここで、ナイキストマップにおいて軽度の誤差が生じ、２．２画素ずれる代わりに２．６画素のずれが生じたとする。これにより、１．１％の誤差又は２％のゴースト誤差にもなるゴーストが生じる可能性があるが、明確な境界の４０％程度の誤差を診断画像（メインスキャン画像）上に投影するよりも、はるかに好ましい。

実施形態では、アーティファクトが低減又は除去されたメインスキャン画像を再構成するためのアルゴリズムが、例えば２Ｄスライス上で用いられる。各スライスは、個別に再構成してもよい。再構成アルゴリズムを適用する「スライス」は、（２Ｄマルチスライスイメージングと呼ばれることが多いように）空間的に異なる幾何学的スライス位置であってもよく、（コントラスト増強拡散イメージングで一般的であるように、又はＢＯＬＤ機能イメージングや脳活動等で一般的であるように）動的イメージングプロセスにおける異なる時間繰り返しであってもよい。又は、異なるスライスが、同じ幾何学的位置を繰り返し撮像することに適用されてもよい。ただし、拡散強調イメージング、又は拡散テンソルイメージング、又は拡散ファイバートラッキングの適用分野で一般的であるような、ＥＰＩ読み出しの前に付加される異なる信号コントラストメカニズムで適用される。

再構成アルゴリズムを異なる種類（時系列、又は異なるＤＷＩ信号重み付け等）のスライスに適用する場合、所定の幾何学的位置においてＥＰＩメインスキャンのショット毎に１回だけのＥＰＩプリスキャンのショット収集を行うと役立つことがある。そのため、いくつかの２Ｄ画像（本明細書では、大ざっぱに「スライス」と呼ぶ）を１セットとして、後の処理及び解析用としてもよい。（所定の物理位置における）「スライス」それぞれの再構成用に１回の、すなわち共通のＥＰＩプリスキャンの収集を活用することにより、少なくとも２つの利点が得られる。

第１の利点は、プリスキャンに要する時間が少ないことである。第２の利点は、時系列の全ての時間、ＥＩＰメインスキャン用に同じＥＰＩプリスキャンを用いることで、再構成プロセスに付随的な変化が課せられず、ＥＰＩメインスキャンの再構成の時系列における変動が、ＥＰＩメインスキャンと（複数の）プリスキャンにおける変動の両方の多少漠然とした組み合わせに起因するのとは対照的に、収集の時系列におけるＥＰＩメインスキャンのみに起因するものとして解釈できる。

実施形態では、１回の収集で１つの出力画像が得られるというＥＰＩの特徴を犠牲にすることなく、１回以上のＥＰＩメインスキャンと共にプリスキャンを用いる。このため、時系列効果を考慮して、一連のＤＷＩコントラストの高速走査を可能にする上で、１回の収集で１つの出力画像が得られる特徴を犠牲にする従来技術よりも、有利である。

各物理コイルのデータは、個別に扱われる。コイル毎に、収集されたｋ空間データは２つのデータセットに分割され、一方は正極読み出し傾斜磁場に対応し、もう一方は負極読み出し傾斜磁場に対応する。

１つの読み出し極性に対するｋ空間データは、もう一方の読み出し極性に対して、再構成時に「反転」される。これはＥＰＩにおいて周知である。例えば、偶数行が「正の」読み出しで収集されると考えた場合、おそらく奇数行は、フーリエ変換（Fourier Transform：ＦＴ）再構成操作をデータに適用する前に、反転される。又は、２ＤＦＴ等の後に奇数画像を読み出し方向に反転させてもよい。

データを偶数のｋ空間セットと奇数のｋ空間セットに分割する便利な方法は、２種類のデータセットをもつよう全データセットをコピーすることである。偶数セットになるものでは、全データセットから開始して、奇数行の全てを（複素数の）ゼロ値で置き換えてもよい。奇数のデータセットを生成するには、全データセットから開始して、全ての偶数行データをゼロで置き換えてもよい。奇数及び偶数のデータセットを生成する他の技術も可能であり、実施形態の範囲内で考えられる。

ＥＰＩプリスキャンのデータは、特に、一般のＦＯＶのＥＰＩスキャンで用いられるブリップの慣例的な振幅に比べ、より短い位相エンコードブリップで収集される。より短いブリップは、おそらく２．０〜３．０の範囲の係数で短く、被検体の見かけ上の大きさは、これに対応する２．０〜３．０の係数で位相エンコード方向に減少する。この目的は、メインスキャン画像を収縮させ、かつナイキストゴースト画像を十分に収縮させて、これらの画像が再構成において重複することがないようにすることである。したがって、通常の再構成（偶数と奇数の部分に分割する前、又は分割しない場合）では、メインスキャン画像の１つの中心部分がある複数の画像、及びナイキストゴースト信号の最も外側の画像が得られる。メインスキャン画像をゴーストから分離すること（画素が重なり合うのを防ぐこと）により、明確な割合で２つの部分が形成できる。この操作の例は、上記の非特許文献５に開示されている。

そして処理ステップを用いて、（Ａ）ナイキストゴースト信号に対するメインスキャン信号の画素毎の比率を算出し、（Ｂ）複素振幅情報ではなく複素位相変化を表すためにこの比率を制限し、（Ｃ）個々のＲＸコイルからの情報を組み合わせてもよい。しかし、実施形態は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれかを除外して考えられる。例えば、特許文献２には、ゴースト補正マップを位相情報だけに限定するステップを除外する利点や、個々のコイルに対して個々のゴースト補正マップを維持する利点等が記載されており、その全体が本明細書に組み込まれる。

実施形態では、ピクセル毎の位相比率（例えば、共役複素数を掛けると複素数除算と同じ複素位相角が生成されるので）を決める機能（Ａ）と、組み合わせステップにおいてコイルデータを振幅重み付けの特定量と組み合わせる機能（Ｃ）の両方を実行する。また、大きさの操作ではなく、位相角情報に対する比率を制限する機能（Ｂ）を実行する。

また、ゴースト補正マップは、引き伸ばされる。プリスキャンの位相エンコードブリップは強度が低減されてしまうが、従来の全画像再構成領域のスキャンを収集する通常の方法に比べて、所定のサイズと間隔のマトリクスにｋ空間アレイを名目上配置することは変更されていない。したがって、位相エンコードブリップは、従来の全画像形成領域よりもおそらく２〜３の範囲の係数で少ない傾斜磁場エンコードで収集されて、意図的に「不適切」となるため、従来の２ＤＦＴ再構成により、名目上の被検体サイズがユーザ規定の位相エンコードＦＯＶに対して圧縮されている画像が得られる。

幾何学的に圧縮されたゴースト補正マップ「ＰＨ」を活用するために、複素数値のゴースト補正マップ「ＰＨ」がサンプリングし直され、プリスキャンのブリップが短縮されるのと同じ係数で、例えば、おそらく２〜３の範囲の係数で、位相エンコード方向に引き伸ばされる。

名目上適切な全ＦＯＶのゴースト補正マップは、メインスキャン画像等における空間的に変化する歪みとは異なる空間的に変化する歪みを含んでもよい。

受信コイル（ＲＸコイル）毎に、２つの理想的な「ｐｓｅｕｄｏｃｏｉｌｓ（擬似コイル）」が生成される。擬似コイルは、２つの擬似コイルの複素数比率の相違率が偶数画像と奇数画像（すなわち、正の読み出しと負の読み出し）の差に対応するように、決定される。
この例では、偶数の擬似コイル感度マップ（ここでは、２＊ｃｏｉｌ−１という添字が付けられている）が、ＳＥＮＳＥプリスキャン又はＳＰＥＥＤＥＲプリスキャン（ＥＰＩプリスキャンと混同しないこと）で収集される従来の感度マップに対応する。この例では、奇数の擬似コイル（ここでは、２＊ｎという添字が付けられている）が、擬似コードの８行目で計算されるような追加の比率係数を適用することにより、形成される。

入力感度コイルマップは、名目上適切な全ＦＯＶを有しているが、メインスキャン画像における空間的に変化する歪みとは異なり、さらにＥＰＩプリスキャン画像における歪みと異なってもよい、空間的に変化する歪みを含んでもよい。

名目上圧縮されたプリスキャン画像は、引き伸ばされ、複合画像又は合成画像に変換される。ここで、合成画像は平方和方式で複合化したものである。特に同じ効果的な最終合成重み付けが後にメインスキャン画像内にかけられる場合、他の形式のコイル組み合わせを考えてもよい。例えば、これらの複合画像を、一部のＳＥＮＳＥ再構成実装等において一般的なように、大きく実質的に均一なＷＢＣの重み付けにより分割してもよく、分割しなくてもよい。

本実施形態では、複合画像であるマグニチュードプリスキャン伸張画像「ＭＰＳ」は、ＥＰＩメインスキャンと実質的に同じＴ１とＴ２重み付け等を有する。

ＥＰＩ再構成は、（少なくとも）２回行われる。１回目のパスの再構成は、変位又は空間的歪み誤差を明確に補正することなく行われる。

最も簡単な場合では、２回連続でＥＰＩメインデータの再構成がある。

ここで再構成の回数を２と仮定する。２回目のパスにおいて、もう１回完全な再構成が行われるが、今回は、空間的歪み補正が、ＥＰＩのゴースト補正マップと、ＳＥＮＳＥ又はＳＰＥＥＤＥＲコイル感度マップとに適用されている。

なお、より多く繰り返すと、さらにいくらか正確になり得ることも考えられる。繰り返し回数が多くなると（例えば、３以上）、マグニチュードメインスキャン画像「ＭＥ」では、ナイキストゴーストがより少なくなるはずであり、したがって、プリスキャン画像「ＭＰＳ」に全体的によく一致するはずである。繰り返し回数が増えると、プリスキャン画像を再計算する必要性が減る可能性がある。これは、プリスキャン画像のゴーストが、少ない位相エンコードブリップとそれに続く画像領域における再伸張とによって、画像から除去されるからである。

メインスキャン画像への適用は、パラレルイメージングの場合、各コイル又は各チャネル領域に関連付けられた原画像が位相エンコード方向に折り返されるように、実行される。メインスキャン画像の収集では、パラレルイメージング加速係数（又はパラレルイメージング係数）「Ｒ」である係数により、より強い位相エンコード傾斜磁場を適用すると有益である。加速係数は２〜３の範囲であることが一般的であるが、信号雑音比やＲＸコイル幾何形状等を考慮して、１．６のような端数の加速係数や、４．０のような大きい加速係数を用いてもよい。

なお、パラレルイメージング係数により、より大きな位相エンコード傾斜勾配のブリップと、ユーザにより規定された実効最終ＦＯＶに関連付けられた名目上の位相エンコードＦＯＶよりも小さい実効位相エンコードＦＯＶとを使用する必要性が生じた場合、この係数は、ＥＰＩプリスキャンの傾斜磁場ブリップに関連付けられた減衰係数とは異なる。例えば、プリスキャンの傾斜磁場ブリップが名目上の値の１／２であると仮定する。また、パラレルイメージング係数がＲ＝３．０と仮定する。この場合、位相エンコードブリップの差の合計は、総係数（「ＡＧ」）６．０である。これは、ＥＰＩメインスキャン（パラレルイメージング）の幾何学的歪みがプリスキャン画像における幾何学的歪みの６．０倍になることを意味する。

なお、パラレルイメージング展開を行うために個々のコイル感度に関連付けられた個別の情報が必要である。

非特許文献１と同様のパラレルイメージング再構成を示すが、「ｐｓｅｕｄｏｃｏｉｌｓ（擬似コイル）」を用いるように拡張されている。「ｐｓｅｕｄｏｃｏｉｌｓ」の実装は、非特許文献５に記載されている。

「Ｎ」及び「Ｍ」は、所望の最終画像の、画素を単位とした大きさである。「Ｒ」は、２Ｄパラレルイメージングにおける位相エンコード方向に沿って適用されるパラレルイメージング加速係数である。

ＳＥＮＳＥ再構成に関連付けられた種々の重み付け又は正規化があり得る。プリスキャン画像「ＭＰＳ」における空間重み付けがマグニチュードメインスキャン画像「ＭＥ」と同じ重み付けを有することは、非常に有益である。

好ましくはマトリクス反転を正規化することで、擬似反転マトリクスＭＩＮＶを生成し、また、エンコードマトリクス（出力「ＭＡＴ」）が数値的に階数Ｒ１＜Ｒに近い（すなわち、ＭＡＴの「Ｒ番目の」特異値が最大特異値よりもはるかに小さい）状況において、過剰な雑音ゲインを避ける。

画像のＦＯＶ縮小版における、すなわち、展開画像と対照的な折り返し画像における各画素について、処理がループする。

ＥＰＩプリスキャンとＥＰＩメインスキャン（パラレルイメージング）との間の空間的歪み（ＤＰＥ）を算出する。この歪み量を用いて、ゴースト補正マップを直接歪ませることができ、その結果、ゴースト補正マップはＥＰＩメインスキャン（パラレルイメージング）と同じ歪みを有する。そして、この歪みマップを倍率変更して、ＥＰＩメインスキャン（パラレルイメージング）画像に対してコイル感度マップが結果的にどのくらい歪んでいるかを推定することができる。次に、倍率変更された歪み（ＤＰＥ２）を用いて、コイル感度マップもＥＰＩメインスキャン（パラレルイメージン）の歪みに一致する幾何学的歪みを有するように、コイル感度マップを歪ませる。

繰り返しの回数を２以上にしてもよい。

マグニチュードプリスキャン伸張画像（ＭＰＳ）とメインスキャン画像（ＭＥ）の両方に対して、位相エンコード方向に沿って画像の列毎に信号が積分される。

任意に２つの線積分を正規化することは有益である場合がある。例えば、プリスキャン画像が最初の収集である場合、また、ＴＲがＭＺ平衡磁化の完全な回復を可能にしないことを理由にプリスキャンに続くＥＰＩメインスキャンが僅かに飽和する場合、ＭＥ信号の全積分をＭＰＳ画像信号の全積分よりも幾分小さくしてもよい。そのような場合、おそらく特定の列において、ＰＥのＦＯＶを横切る全線積分の比率を決定してもよく、それがプリスキャンの全線積分に対する値「ＬＰ」及びＥＰＩメインスキャンの全線積分の値「ＬＥ」となる。そして、線積分を、互いを基準として正規化してもよい。例えば、ＭＰＳの列から得た線積分の各画素をＬＰの最終の非正規化値により分割してもよく、また、ＭＥの列から得た線積分の各画素をＬＥの最終の非正規化値により分割してもよい。各列に対してＭＥの線積分を（ＬＭ／ＬＥ）の係数により正規化するのみや、各列に対してＭＰＳの線積分を（ＬＥ／ＬＭ）の係数により正規化するのみ等の、他の変形例も明らかに可能であり、実施形態において考えられる。

線積分画像ＬＥの各列に沿った各画素位置「Ｙ」に対して、線積分の値が求められる（値「ＶＥＹ」と記されている）。そして、同じ列に沿って、向きを変えてＭＰＳの線積分を行ってもよい。ＭＰＳ及びＭＥの値がマグニチュード画素（非負の実数の値）である場合、また、各線積分が正規化され値がゼロから１．０の範囲である場合には、各線積分は単調関数として考えてもよく、例えば、ＭＰＳの列の線積分に沿って内挿が行われるなら、一致する値が確実に求められる。

ＬＥにおける所定の「Ｙ」位置に対して、振幅「ＶＥＹ」が決定される。そして、ＭＰＳの線積分に沿って、値「ＶＥＹ」の検索が行われる。ＭＰＳの列の線積分において増加する値の内挿の可能性を考慮すると、新たな「ＹＰ」値、すなわち対応ｙ位置が得られる。対応するｙ位置は、「ＶＥＹ」の全信号が分割点「ＹＰ」の「下」にあり、かつ全信号（１−ＶＥＹ）が同分割点の「上」にあるように、画像をさらに分割する。この点「ＹＰ」は、ＬＥ及びＬＭが歪み差によってのみ変化するのであれば、対応する元の点「Ｙ」がある位置を適切に推定したものである。したがって、２つの画像の歪み差である変位距離「ＤＰＥ」＝（Ｙ−ＹＰ）は、プリスキャンにおける点ＹＰから、又はＥＰＩメインスキャンにおける点Ｙから、生成することができる。

その他の歪み推定も妥当と思われ、実施形態として考えられる。例えば、２Ｄ可変歪みソフトウェア関数を用いて、位相エンコード方向（ＰＥ方向や読み出しＲＯ方向ではない）のみに沿う変位場となる歪みを抑制してもよく、また、局所的に滑らかであり、相互情報計量を適切な限度まで引き上げる歪みマップを決定してもよい。しかし、上述した線積分技術は、ＹＰの検索を直前のＹＰの位置から始めて進めることができ、１列に沿ったＤＰＥの全値をインクリメント方式で処理できるため、計算処理が高速かつ高効率である。したがって、Ｙ及びＹＰはともに、各線積分画像を横断する単一方向に「ｗａｌｋ（移動）」する。その際、「Ｙ」は画素を１つずつ均等に進み、「ＹＰ」は、ほとんどの場合１回におよそ１画素動くと予想されるものの、不均等な進み方をする。

変位マップ「ＤＰＥ」は実質的に、「ＭＰＳ」を「ＭＥ」に一致させるために必要とされるものであると言える。しかし、「ＭＰＳ」は歪み補正マップ「ＰＨＳ」と同じか同様の物理測定値であるので、ＰＨＳは「ＭＰＳ」と同じか同様の歪み操作に適用可能である。歪みマップ「ＤＰＥ」を適用して、「ＰＨＳ」を位相エンコード方向に沿って（列に沿って）歪ませることができ、その結果、「ＭＥ」及び「ＣＥ］と名目上同じ歪みを有する。

改良されたＰＨＳを用いることもできる。

なお、「ＭＰＳ」を歪ませることは、特に「ｅｖｅｎ＿ｍａｉｎ」及び「ｏｄｄ＿ｍａｉｎ」の折り返し画像を歪ませようとするよりも好ましい。これは、「ｅｖｅｎ＿ｍａｉｎ」及び「ｏｄｄ＿ｍａｉｎ」における各画素が、種々の折り返し画素の重ね合わせに実際に対応しており、また、折り返されたセットの１画素にとって適切な変位距離「ＤＰＥ」であっても、他の折り返し画素位置にとっては一般に適切とはならないためである。

ＭＰＳ（及びＰＨＳ）における歪みは、ＭＥ（及びＣＥ）における歪みの「ＡＧ」倍である。しかし、コイル感度マップにおける歪みは、通常はるかに小さく、比較の際にはゼロと見なすことができる。したがって、歪みＤＰＥ（Ｙ）が特定の値をもつとした場合、ＤＰＥ（Ｙ）＝（ＡＧ＊（ＤＰＥ０）−１＊（ＤＰＥ０））であると見なしてもよい。ここで、ＤＰＥ０はＭＥにおける絶対歪みである。ＡＧは単純な定数として周知である。このように、上記をＤＰＥ０について解いてよい。具体的には、ＤＰＥ＝（ＡＧ−１）＊ＤＰＥ０となる。したがって、ＭＥから各「ｍａｐ」の歪みは、ＤＰＥ２＝ＤＰＥ＊（−１／（ＡＧ−１））となる。

ＤＰＥ２が各感度マップに適用される。

改良版のＰＨＳ２とｍａｐ２を組み合わせて新たな擬似コイル感度マップが作成される。ここでは「ＣＥ」及び「ＭＥ」と実質的に同じ歪みを有するように補正された「ｍａｐ２」及び「ＰＨＳ２」を用いる。そのため、「ｍａｐ２」及び「ＰＨＳ２」は、ともに「ＣＥ」及び「ＭＥ」と同じ（歪ませた）位置から導出されるはずであるので、種々のマップとＥＰＩメインスキャンデータとの間の空間的位置ずれに起因する誤差もなく、再構成を実行するために正確な値を有するはずである。

図１〜７について上述した実施形態により、パラレルイメージグの有無に関わらず、ＥＰＩでナイキストゴーストの除去を行うことが可能となり、オフレゾナンスに対する耐性、又は種々のマップとＥＰＩメインスキャンとの位置ずれの生じやすさに対する耐性が得られる。ＥＰＩプリスキャンを、ナイキストゴーストの除去と幾何学的歪みの低減の両方に用いることができる。

メインスキャン画像に適用される補正に依存する従来技術に比べ、本明細書で開示する実施形態は、より低い解像度の再構成マップに補正を適用するので、補正において生じる空間的ジッターに対する耐性を増す技術が得られる。例えば、空間補正の質が低下するとゴースト除去の効果が低下するが、ゴーストはすでに低いレベルであるので、様々な歪みを考慮せずにメインスキャン画像を直接展開することにより生ずる誤差と比べ、これが２次効果となる。

また、実施形態において、ゴーストは低減されるが、従来のＥＰＩ空間補正法と異なり、データ収集の２以上のショット間でメインスキャン情報内容のミキシングがない。

さらに、ＥＰＩプリスキャンは通常ＥＰＩスキャン用に実行済みであるため、従来のＥＰＩ以上の補正が実行されるにも関わらず、全スキャン時間は長くならない。ＥＰＩプリスキャンは、一般にはＥＰＩスキャンの開始時に１〜２ショット行われ、ユーザには提示されない。ゴーストの低減、信号の平衡磁化の達成、Ｔ１平衡磁化（Ｔ１／ＴＲコントラストの正規化）の確保、最適な受信ゲインの決定等の複数使用も可能である。歪みマップを決定する際に同じＥＰＩプリスキャンを用いることにより、実施形態は、スキャン時間を増加させずに上述した性能を達成する。

さらに、時系列、例えば、ＦＭＲＩやＡＳＬやＤＣＥの潅流適用において、ショット毎の変動が生じることがない。真の時間変動は、「フィルタリング」されたり、「不鮮明」にされたり、「調整」されたりしない。１つの歪みマップを、時系列の複数のＥＰＩメインスキャンに適用してもよい。

ナイキスト補正は、高次の空間的補正であり、したがって、局所的な渦電流、機械振動、コイルアレイにおいて変動する周波数依存性等の空間的変動を伴う誤差を補正することが可能である。

次に、最終ＥＰＩ画像を、部分ｋ空間ホモダインフィルタリング補正、高周波画像均一化補正、傾斜歪み補正等の、様々な後処理機能にかけることができる。最終ＥＰＩ画像又は後処理後の最終ＥＰＩ画像から、最終診断画像が得られる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２０ 磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置
２２ ＭＲＩシステム制御部
３０ ＭＲＩシーケンス制御部
４２ ＭＲＩデータ処理部

Claims (8)

1. 被検体に対して、プリスキャン及びメインスキャンを含むシーケンスを実行するシーケンス制御部と、
   前記プリスキャンによって収集されたデータからプリスキャン画像及び補正マップをそれぞれ生成し、前記メインスキャンによって収集されたデータからメインスキャン画像を生成する生成部と、
   前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像との間の幾何学的な歪みの差に基づいて、前記メインスキャン画像における幾何学的な歪みと実質的に同じ歪みを有するように前記補正マップを修正する修正部と、
   修正後の補正マップを用いて、前記メインスキャン画像を補正する補正部と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記シーケンス制御部は、コイル感度マップ用のプリスキャンをさらに実行し、
   前記生成部は、前記コイル感度マップ用のプリスキャンによって収集されたデータからコイル感度マップをさらに生成し、
   前記修正部は、前記歪みの差に基づいて、前記メインスキャン画像における幾何学的な歪みと実質的に同じ歪みを有するように前記コイル感度マップをさらに修正し、
   前記補正部は、修正後のコイル感度マップをさらに用いて、前記メインスキャン画像をさらに補正する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記シーケンス制御部は、パラレルイメージング用のプリスキャンをさらに実行し、
   前記生成部は、前記パラレルイメージング用のプリスキャンによって収集されたデータから展開用の折り返しマップをさらに生成し、
   前記修正部は、前記歪みの差に基づいて、前記メインスキャン画像における幾何学的な歪みと実質的に同じ歪みを有するように前記折り返しマップをさらに修正し、
   前記補正部は、修正後の折り返しマップをさらに用いて、前記メインスキャン画像をさらに補正する、
   請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記修正部は、前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像とを比較し、各位置における歪みのベクトル量を求めることで生成された第１の歪みマップを用いて、前記補正マップを修正する、
   請求項１、２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記修正部は、前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像とを比較し、各位置における歪みのベクトル量を求めることで第１の歪みマップを生成し、さらに、前記メインスキャン画像に対する前記コイル感度マップの歪みに応じて前記第１の歪みマップを倍率変更することで、第２の歪みマップを生成し、前記第１の歪みマップを用いて前記補正マップを修正し、前記第２の歪みマップを用いて前記コイル感度マップを修正する、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記修正部は、前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像とを比較し、各位置における歪みのベクトル量を求めることで第１の歪みマップを生成し、さらに、前記メインスキャン画像に対する前記折り返しマップの歪みに応じて前記第１の歪みマップを倍率変更することで、第２の歪みマップを生成し、前記第１の歪みマップを用いて前記補正マップを修正し、前記第２の歪みマップを用いて前記折り返しマップを修正する、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記修正部は、線積分法を用いて、前記メインスキャン画像と前記プリスキャン画像との間で対応する点を識別し、識別した各点の間で決定された前記歪みの差に基づいて修正する、
   請求項１、２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記シーケンス制御部は、前記メインスキャンよりも位相エンコード傾斜磁場のブリップを小さくして前記プリスキャンを実行し、
   前記修正部は、前記メインスキャン画像と同じＦＯＶ（Field Of View）を有するように前記プリスキャン画像を伸張した後に決定された前記歪みの差に基づいて修正する、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。